城市快速路作为城市道路系统中等级最高的骨架道路,承担着快捷、顺畅运输大容量交通的作用。城市快速路合流区处主线与汇入车流间的冲突使其相较于基本路段更易形成交通瓶颈,当合流瓶颈产生时,快速路整体的运行效率将受到影响,严重时可能造成大范围的拥堵,使快速路丧失其快捷、顺畅、舒适的特点。因此针对合流瓶颈的控制策略研究对于改善瓶颈处交通状态、提升快速路服务水平、保障路网整体运输效率具有重要的现实意义。首先,本文在对快速路实际运行路段进行调查的基础上,对比分析了合流区及其上下游主线交通流的参数数据,发现相较于基本路段,高峰期间合流区处的交通状态下降程度更大,更易形成阻碍交通流运行的瓶颈;后基于累计流量曲线及匝道汇入车辆分布数据对合流瓶颈的形成机理及基本特征进行研究,得出合流区上游主线到达率及匝道汇入车辆的干扰程度是影响合流区交通状态的主要因素,当合流瓶颈形成时,由其诱发的拥堵将沿快速路主线向上游持续传播,匝道车辆的汇入位置聚集至加速车道渐变段附近。其次,对传统元胞传输模型（Cell Transmission Model,CTM）在合流区交通状态预测方面的局限性进行分析,根据合流瓶颈的特点,从元胞空间划分、合流元胞基本图、入口匝道状态更新方面对传统CTM模型进行改进,建立了考虑合流瓶颈特性的快速路交通状态预测模型,并基于GA算法及MAPE值验证给出了模型的参数标定及有效性验证方法。最后,对合流瓶颈处的可变限速及匝道汇入控制模型进行研究,根据实际道路情况,在基于主线流量控制的可变限速算法基础上设置限速值约束条件,对PI-ALINEA匝道汇入控制模型进行期望占有率更新及排队控制方面的改进;基于模型预测控制理论,采用MPC算法将改进CTM交通流预测模型、可变限速及匝道汇入控制模型结合,基于运行效率与交通安全联合优化目标,建立了基于改进CTM模型的合流瓶颈协同控制策略,通过仿真模拟对协同控制策略的有效性进行验证,结果表明本文提出的合流瓶颈协同控制策略能够显著改善合流瓶颈处的交通状态,提升快速路整体的运行效率与安全水平。